《GNSS原理及应用》PPT课件

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1、GNSS发展与应用定义发展简史系统组成信号结构美国政府的GPS政策GPS接收机第一章GPS概况和基本原理GPS的英文全称是GlobalPositioningSystem，简称GPS。根据Wooden1985年所给出的定义：NAVSTAR全球定位系统（GPS）是一个空基全天侯导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。1.1定义1.2GPS的发展简史1973年12月，美国国防部批准研制GPS。1994年，GPS卫星部署完毕，系统正式运行。1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行GPS

2、现代化，将增加第三频率以及更多民用码。2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停止实施SA。2009年4月23日，含有第三频率的BlockIIF卫星发射升空。1.3GPS的系统组成—系统组成GPS的系统组成：由空间部分、地面控制部分和用户设备部分等三部分组成1.3.1GPS的系统组成—空间部分GPS的空间部分（GPS卫星星座）GPS卫星星座设计星座：21+321颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫星6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角55，周期11h58min（顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重复一次）保证在24小时，在高度角15以上

3、，能够同时观测到4至8颗卫星当前星座：31颗1.3.1GPS的系统组成—空间部分（续）GPS卫星作用：发送用于导航定位的信号其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备：原子钟（2台铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置类型试验卫星：BlockⅠ工作卫星：BlockⅡBlockⅡBlockⅡABlockⅡRBlockⅡF（新一代的GPS卫星）1.3.2GPS的系统组成—地面控制部分GPS的地面控制部分（地面监测系统）组成：主控站（1个）、跟踪站（5个）和注入站（3个）作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。1.3.2GPS的系统组成—地面控制部分（续

4、）主控站（1个）作用：收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态；通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。跟踪站（5个）作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。地点：夏威夷注入站（3个）作用：将导航电文注入GPS卫星。地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。1.3.3GPS的系统组成—用户设备部分用户设备部分-GPS信号接收机及相关设备接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备多数采用石英钟1.4GPS的信号结构GPS信号的基本组成部分（信号分量

5、）载波（CarrierPhase）测距码（RangingCode）导航电文（NavigationMessage/DataMessage）载波作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。类型目前L1：频率：1575.43MHz，波长：19cmL2：频率：1227.60MHz，波长：24cm现代化后增加L5：1176.45MHz，波长：26cm1.5GPS的信号结构（续）测距码伪随机噪声码–PRN码目前C/A（C1）码速：1.023MHz码元长度：300mP(Y)1、P(Y)2(精码，没开放)码速：10.23MHz码元长度：30m现代化后M1、M2（军用码)导航电文码速：50b

6、ps内容：广播星历（导航信息）卫星钟改正历书（概略星历）电离层信息卫星健康状况1.6美国政府的GPS政策SPS与PPSSPS–标准定位服务，使用C/A码，民用PPS–精密定位服务，可使用P码，军用SA（已于2000年5月1日取消）SelectiveAvailability–选择可用性：人为降低普通用户的测量精度。方法ε技术：轨道加绕（长周期，慢变化）δ技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）AS–Anti-Spoofing反电子欺骗–P码加密，P+W->YGPS现代化提高信号质量在L2上增加C/A码增加第三民用频率L5增加2个军用码：M1，M2局部关闭1.7GPS接收机

7、作用基本单元天线单元接收单元（频率维持通常采用石英钟）信号通道类型：（多路复用，序惯，多通道）；（码相关通道，平方通道）存储器计算与显控电源类型依用途：大地型（测地型）、导航型与授（守）时型依能否接收测距码（伪距码）：有码与无码依接收伪距码的种类：P码与C/A码依接收不同频率载波的数量：单频与双频GPS接收机的几个重要的物理与几何特性天线相位中心接收钟差接收机信号通道间的延迟基本原则系统基本描述系统部署应用第二章北斗发展概述开放性自主性兼容性渐进性2.1基本原则162.1基本原则17自主性中国将独立自主地发展和运行北斗卫星导航